量子计算9 发表于 2021-3-30 14:40

Unity Shader 素描效果

Unity Shader系列文章:Unity Shader目录-初级篇

Unity Shader系列文章:Unity Shader目录-中级篇

效果:

素描风格的渲染效果

原理:


使用6张素描纹理进行渲染。在渲染阶段,首先在顶点着色阶段计算逐顶点的光照,根据光照结果来决定6张纹理的混合权重,并传递给片元着色器。然后,在片元着色器中根据这些权重来混合6张纹理的采样结果。

6张素描纹理:

hatch_0.jpg

hatch_1.jpg

hatch_2.jpg

hatch_3.jpg

hatch_4.jpg

hatch_5.jpg


shader代码:
// 素描风格效果Shader "Custom/Hatching"{    Properties    {      _Color ("Color Tint", Color) = (1, 1, 1, 1)      _TileFactor ("Tile Factor", Float) = 1 // 纹理的平铺系数,越大则素描线条越密      _Outline ("Outline", Range(0, 1)) = 0.1 // 描边宽度      _Hatch0 ("Hatch 0", 2D) = "white" { }// 6张素描纹理      _Hatch1 ("Hatch 1", 2D) = "white" { }      _Hatch2 ("Hatch 2", 2D) = "white" { }      _Hatch3 ("Hatch 3", 2D) = "white" { }      _Hatch4 ("Hatch 4", 2D) = "white" { }      _Hatch5 ("Hatch 5", 2D) = "white" { }    }    SubShader    {      Tags { "RenderType" = "Opaque" "Queue" = "Geometry" }      // 通过UsePass语义,指明调用之前写好的Pass渲染轮廓线(Pass代码详见之前文章《Unity Shader 卡通渲染效果》)      UsePass "Custom/ToonShading/OUTLINE"      // Base Pass 计算平行光、环境光      Pass      {            Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }            CGPROGRAM            // 编译指令,保证在pass中得到Pass中得到正确的光照变量            #pragma multi_compele_fwdbase            #pragma vertex vert            #pragma fragment frag            #include "UnityCG.cginc"            #include "Lighting.cginc"            #include "AutoLight.cginc"            #include "UnityShaderVariables.cginc"            fixed4 _Color;            float _TileFactor;            sampler2D _Hatch0;            sampler2D _Hatch1;            sampler2D _Hatch2;            sampler2D _Hatch3;            sampler2D _Hatch4;            sampler2D _Hatch5;            // 应用传递给定点着色器的数据            struct a2v            {                float4 vertex: POSITION; // 语义: 顶点坐标                float3 normal: NORMAL; // 语义: 法线                float4 texcoord: TEXCOORD0; // 语义: 纹理坐标                float4 tangent: TANGENT; // 语义: 切线            };            // 顶点着色器传递给片元着色器的数据            struct v2f            {                float4 pos: SV_POSITION; // 语义: 裁剪空间的顶点坐标                float2 uv: TEXCOORD0;                fixed3 hatchWeights0: TEXCOORD1; // 存储6张纹理的权重                fixed3 hatchWeights1: TEXCOORD2; // 存储6张纹理的权重                float3 worldPos: TEXCOORD3;                SHADOW_COORDS(4) // 内置宏:声明一个用于对阴影纹理采样的坐标 (这个宏参数需要是下一个可用的插值寄存器的索引值,这里是4)            };            // 顶点着色器            v2f vert(a2v v)            {                v2f o;                              // 将顶点坐标从模型空间变换到裁剪空间                // 等价于o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);                              o.uv = v.texcoord.xy * _TileFactor;                              fixed3 worldLightDir = normalize(WorldSpaceLightDir(v.vertex));                fixed3 worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);                // 计算漫反射系数                fixed diff = max(0, dot(worldLightDir, worldNormal));                              o.hatchWeights0 = fixed3(0, 0, 0);                o.hatchWeights1 = fixed3(0, 0, 0);                //将漫反射系数diff缩放到 范围                // 们把 区间均匀划分为7个子区间 ,通过判断 hatchFactor 所处的子区间来计算对应的纹理混合权重。                float hatchFactor = diff * 7;                if (hatchFactor > 6)                {                  // 纯白色,什么也不做                }                else if (hatchFactor > 5)                {                  o.hatchWeights0.x = hatchFactor - 5;                }                else if (hatchFactor > 4)                {                  o.hatchWeights0.x = hatchFactor - 4;                  o.hatchWeights0.y = 1 - o.hatchWeights0.x;                }                else if (hatchFactor > 3)                {                  o.hatchWeights0.y = hatchFactor - 3;                  o.hatchWeights0.z = 1 - o.hatchWeights0.y;                }                else if (hatchFactor > 2)                {                  o.hatchWeights0.z = hatchFactor - 2;                  o.hatchWeights1.x = 1 - o.hatchWeights0.z;                }                else if (hatchFactor > 1)                {                  o.hatchWeights1.y = hatchFactor;                  o.hatchWeights1.z = 1 - o.hatchWeights1.y;                }                else                {                  o.hatchWeights1.y = hatchFactor;                  o.hatchWeights1.z = 1.0 - o.hatchWeights1.y;                }                o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;                // 内置宏:用于计算声明的阴影纹理坐标                TRANSFER_SHADOW(o);                return o;            }            // 片元着色器            fixed4 frag(v2f i): SV_TARGET            {                // 采样素描纹理,并和它们对应的权重值相乘得到每张纹理的采样颜色                fixed4 hatchTex0 = tex2D(_Hatch0, i.uv) * i.hatchWeights0.x;                fixed4 hatchTex1 = tex2D(_Hatch1, i.uv) * i.hatchWeights0.y;                fixed4 hatchTex2 = tex2D(_Hatch2, i.uv) * i.hatchWeights0.z;                fixed4 hatchTex3 = tex2D(_Hatch3, i.uv) * i.hatchWeights1.x;                fixed4 hatchTex4 = tex2D(_Hatch4, i.uv) * i.hatchWeights1.y;                fixed4 hatchTex5 = tex2D(_Hatch5, i.uv) * i.hatchWeights1.z;                // 计算纯白在渲染中的贡献度,通过从1中减去所有6纹理的权重来得到的。                // 是因为素描中往往有留白的部分,一般在最后的渲染中光照最亮的部分是纯白色的                fixed4 whiteColor = fixed4(1, 1, 1, 1) * (1 - i.hatchWeights0.x - i.hatchWeights0.y - i.hatchWeights0.z -                i.hatchWeights1.x - i.hatchWeights1.y - i.hatchWeights1.z);                fixed4 hatchColor = hatchTex0 + hatchTex1 + hatchTex2 + hatchTex3 + hatchTex4 + hatchTex5 + whiteColor;                // 计算阴影值和光照衰减                UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos);                return fixed4(hatchColor.rgb * _Color.rgb * atten, 1);            }            ENDCG      }    }    FallBack "Diffuse"}
页: [1]
查看完整版本: Unity Shader 素描效果